|
Global Lithuanian Net: san-taka station: |
|
Jie buvo pirmeiviais...
Taip pat skaitykite: 1941 m. kanadietis Andrew McKellaras tyrė žvaigždžių spektrus ir padarė išvadą, kad
stebimas spektro linijas galima paaiškinti nežinomo spinduliavimo šaltinio, kurio temperatūra maždaug
2,5o K, buvimu. 6-o dešimtm. viduryje jaunas Pulkovo observatorijos aspirantas Tigranas
Šmaonovas aptiko kelių laipsnių temperatūros kosminį foną, kuris nepriklauso nuo krypties danguje.
Amerikiečių radiofizikai Robert Wilsonas ir
Arno Penzias 7-me dešimtm. priėmė
nepaaiškinamą signalą, kurio intensyvumas nesikeitė nuo krypties dangaus skliaute. Jie 1965 m. žurnale
Astrophysical J. rašė: Efektyviosios zenitinės triukšmo temperatūros matavimai davė reikšmę 3,5 laipsnio aukštesnę nei laukta.
Taip buvo atskleistas reliktinis spinduliavimas. Vėliau išsiaiškinta, kad jo temperatūra vos mažesnė nei
3o K, o spektras aprašomas Planko dėsniu3).
Tai yra, jis būdingas visiems dažniams;
aptinkamas visiems bangų ilgiams. Ir McKellaras, Šmaonovas bei
A. Penzias, nors ir tyrė skirtingų diapazonų
signalus, jie buvo iš vieno šaltinio reliktinio spinduliavimo.
Laikoma, kad jis kilo Visatai esant dar labai jaunai maždaug prieš 13,5 mlrd. m. Pradinę temperatūrą
jam suteikė pirmapradė plazma: neįsivaizduojamai tolimas, tačiau, panašu, vienintelis astronominis objektas,
kuris ir šiandien supa mus iš visų pusių. Ir jo parametrai nepaprastai svarbūs mūsų pasaulio ir jo vystymosi dėsnių supratimui.
Stebėti reliktinį spinduliavimą antžeminėmis priemonėmis gana sudėtinga: signalas silpnas, o jį priimti
labai trukdo Žemės atmosfera. Tad 1974 m. grupė amerikiečių pasiūlė COBE (Cosmic Background
Explorer) projektą. Siūlyta matavimus atlikti dirbtiniame Žemės palydove įrengtais infraraudonojo ir
mikrobanginio diapazonų imtuvais-matuokliais.
Lygiagrečiai ruoštas ir COBE palydovas. Tarybinis prietaisas buvo smarkiai paprastesnis, turėjo mažiau
galimybių, tačiau jo privalumu buvo geresnė kampinė skiriamoji geba ira vadinamojo
parametrizuoto stiprintuvas1),
kas galėjo duoti dvigubą jautrumo padidinimą. Jį sukūrė KTI Igorio Strukovo laboratorijoje.
Amerikiečiai irgi bandė panaudoti parametrikus lėktuvuose, tačiau dėl stiprios vibracijos prietaisai išeidavo iš rikiuotės.
Eksperimentas siekė nustatyti reliktinio spinduliavimo nevienalytiškumą (anizotropiją). 1977 m.
George Smootas su kolegomis patikslino vadinamąją dipolinę anizotropijos dedamąją. Toks
nevienalytiškumas kyla dėl Doplerio efekto stebėtojui judant fono atžvilgiu. Tada tyrimus atliko aukštuminiu
žvalgybiniu lėktuvu U2. Ji pasirodė esą lygi maždaug 0,1%. Tačiau kosmologams buvo svarbūs aukštesniųjų
nevienalytiškumo harmonikų matavimai, kurių tada tikėjosi būsiant šimtųjų ar net tūkstantųjų procento dalių
lygyje. O tam reikėjo ypač jautrių prietaisų. Pagrindinis COBE prietaiso kūrėjas John C. Matheris taip įvertino
situaciją: Mums reikėtų prietaisų tiesiog nebuvo pasaulyje. Daugelį daiktų teko išradinėti. O tai nėra greitas
reikalas...
Ir jei amerikiečiai jau turėjo neblogą užstatą jau išbandytą antžeminiuose bandymuose, lėktuvuose ir
aerostatuose aparatūrą. Tuo tarpu rusų padėtis buvo sudėtingesnė. Išbandymų skrydžiuose nebuvo, nebuvo
ir būtinų elektronikos komponentų.
Projektai skyrėsi ne tik elektronika. COBE pasirinko apskritą 900 km aukščio orbitą, kaip vėliau
paaiškėjo, nelabai sėkmingą. Relikt turėjo vykti elipsine orbita su maždaug 700 km apogėjumi. Aparatas
turėjo nuskristi toli už Mėnulio, kad jo ir Žemės įtakos netrukdytų stebėjimams.
1983 m. liepos 1 d. Prognoz-9 sėkmingai nuskriejo paskaičiuota orbita. Jis nešė apie dešimtį mokslinių
prietaisų, tarp kurių buvo ir Relikt. Skrydis planuotas 6 mėn., tačiau palydovas išgyveno kiek ilgiau, iki 1984
m. vasario. Per tą laiką Relikt atliko beveik 20 mln. matavimų, nuskenavo visą dangaus sferą, o kai kurios
sritys ir dukart. Surinktų duomenų apdorojimas pasirodė esąs labai sunkus. Vis tik uždavinys buvo atliktas:
sudarytas dangaus sferos spinduliavimo žemėlapis, nustatyta dipolinė dedamoji, įvertintas anizotropijos
spektras. Matavimų tikslumas tiems laikams buvo rekordinis, tačiau, kaip pasirodė, nepakankamas.
Nepavyko atsakyti į pagrindinį klausimą: ar be dipolinės yra ir mažųjų nevienalytumų?
1986 m. priimamas sprendimas apie tyrinėjimų tąsą. Tyrimų vadovu skiriamas I. Strukovas.
Nuspręsta paleisti Relikt-2 su nauja, šaldoma aparatūra. Skristi planuota už 1,5 mln. km nuo Žemės į
vadinamą libracijos tašką2) L2. Šiuo metu toks planas pripažintas optimaliu ir kosminės observatorijos
(WMAP, PLANCK) leidžiamos būtent į šį tašką.
Amerikoje COBE irgi ruožtas pilna eiga. Planuota jį iškelti šatlu, tačiau 1986 m. įvyko Challenger
katastrofa. Tada nuspręsta pasinaudoti raketa Delta-2, tačiau teko sumažinti aparato dydį ir svorį. COBE
iškeltas tik 1989 m. lapkričio 18 d. Skysto helio infraraudoniesiems prietaisams pakako 10-čiai mėnesių, o mikrobangų imtuvai darbavosi 4 m.
1990 m. paskelbti pirmieji COBE rezultatai. Infraraudonųjų spindulių technika suveikė ypač puikiai. Ypač
tiksliai pavyko apibrėžti reliktinio spinduliavimo spektrą. Jis pasirodė toks pat kaip absoliučiai juodo kūno,,
pašildyto iki 2,73o K. Kosmologai tai buvo labai svarbu: buvo patvirtinama
Didžiojo sprogimo hipotezė.
O Rusijoje tebesitęsė darbai. Buvo perrašytos duomenų apdorojimo programos ir pakartotinai apdoroti
Relikt-1 duomenys. Nauji algoritmai pasirodė esą efektyvesni ir pagaliau pavyko pagauti taip ilgai
pasprunkančią anizotropiją (1991 m. kovo 3 d.). Ypatingą indėlį čia įdėjo Andrejus A. Briuchanovas.
Tada rezultatai buvo pateikti viešumai. Tiesa, vėliau pasaulyje prasidėjo abejonės dėl jų patikimumų. Ir 2006
m. Nobelio premija buvo skirta G. Smootui ir D. Matheriui.
Tada Rusijoje 1997 m. nusprendė nutraukti jau dešimtį metų trunkantį projektą Relikt-2. Vienas akademikas
netgi mestelėjo: O ką ten dar daryti? Viską jau padarė COBE. Tai kaip Vasko de Gama; apsuko aplink žemę
ir viskas. Dar bandyta parengtą aparatūrą pritaisyti prie kokio palydovo, tačiau beviltiškai ir teką ją
išmesti. Tuo tarpu amerikiečiai neskubėdami rengė naują MAP (Microwave Anisotrophy Probe)
palydovą, sėkmingai paleistą 2001 m. vasarą, o vėliau proe pradžios buvo pridėta W (D. Wilkinsono
garbei) WMAP. Jis tebesisuka iki šiol ir jo duomenys patvirtino COBE bei Relikt-1 rezultatus.
1) Parametrizuotas stiprintuvas - radioelektroninis įrenginys, kuriame signalo sustiprinimas
vyksta išorinio energijos šaltinio (generatoriaus), periodiškai keičiančio stiprintuvo parametrą (talpą arba
induktyvumą), dėka. Pasižymi mažu triukšmų lygį ir
2)
Libracijos taškai (Lagranžo arba L taškai) 5-i ypatingi taškai dviejų masyvių kosminių kūnų
sistemoje. Juose trečiasis kūnas su niekinga maža mase, kurį veikia tik traukos jėgos, lieka stabilioje
(nejudrioje) būsenoje tų kūnų atžvilgiu gravitacinės traukos kompensuoja išcentrines jėgas. Visi libracijos
taškai yra masyvaus kūno orbitos plokštumoje. Taškai L1 - L3 yra tiesėje,
kertančioje kūnų centrus, o L4 ir L5 60o kampais į abi puses
nuo jos. Kosminis aparatas libracijos taške išlieka vietoje labai ilgai, pakoreguodamas savo padėtį mažos
traukos varikliais. Šių taškų paskaičiavimus atliko Ž.-L. Lagranžas 1772 m.
3) Planko dėsnis aprašo elektromagnetinį spinduliavimą, kurį skleidžia nurodytos temperatūros
absoliučiai juodas kūnas esant terminei pusiausvyrai. Jį pirmasis 1900-aisiais suformulavo
Maksas Plankas. Dėsnis užrašomas: Plankas šį dėsnį išvedė 1900 m. tik su empiriškai nustatytomis konstantomis po to,
kai paaiškėjo, kad Relėjaus-Džinso formulė (RayleighJeans) tinka tik ilgų bangų atveju.
Plankas vėliau padarė išvadą, kad elektromagnetinis spinduliavimas vyksta atskiromis energijos porcijomis (kvantais), kurios susiję su dažniu išraiška Kiekvienas kūnas spontaniškai ir nuolat skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę. Kuo aukštesnė kūno
temperatūra, tie daugiau išspinduliuojama ir tuo daugiau to spinduliavimo kliūva trumpesnėms bangoms.
Pvz., kambario temperatūros (apie 300o K) dauguma to spinduliavimo yra infraraudonųjų
spindulių srityje, kuris nematomas mūsų akiai. Kylant temperatūrai, infraraudonojo spinduliavimo dalis didėja
ir mes galim justi šilumą, o objektas ima raudonuoti. Ypač aukštose temperatūrose kūnai tampa ryškios
geltonos ir melsvos spalvų ir daug spinduliuoja trumposiomis bangomis, tarp jų ultravioletinio ir rentgeno
spindulių. Saulės paviršius (apie 6000o K) skleidžia tiek IR, tiek UV spindulių, tačiau
dominuoja regimoji spektro dalis. Papildomai skaitykite:
|
Nepriklausomai iš kosmoso tirti reliktinį spinduliavimą 8-o dešimtm. pradžioje pasiūlė ir tarybinis
astrofizikas Nikolajus S. Kardaševas (dabar akademikas, FIAN astrokosminio centro direktorius). Ir
vietos, nors labai mažai ir tik šoniniame aparato paviršiuje, buvo skirta Prognoz serijos palydove (šie skirti
Saulės aktyvumo bei Žemės artimosios aplinkos tyrimams). Projektas pavadintas Relikt ir jam vadovavo
Kardaševas. Jautrius radiometrus gamino Maskvos Kosminių tyrimų institute (KTI). Pradžioje norėjo įrengti
dviejų diapazonų imtuvus, tačiau darbai judėjo sunkiai, o vietos trūko. Tad po karštų ginčų paliko tik vieną,
nustatytą 37 GHz dažniui.
naudojamas silpnų signalų radioastronomijoje sustiprinimui.
